معالجة احتجاز الكربون وتخزينه بنفس طريقة معالجة الهيدروجين

تعتبر مصادر الطاقة المتجددة وسيلة أساسية لمكافحة تغير المناخ ، حيث تقوم العديد من الدول بزيادة حصة الطاقة الخضراء في مزيج الطاقة لديها.

ينظر الكثيرون إلى الهيدروجين على أنه “الحلقة المفقودة” لإزالة الكربون ، ولكن من الصعب التعامل معه ويتم إنتاج معظمه باستخدام الوقود الأحفوري.

يمكن لتقنيات احتجاز الكربون وتخزينه أن تمنع دخول الكربون إلى الغلاف الجوي ، بينما تساعد أيضًا في إزالة الكربون من الصناعات التي يصعب تخفيفها.

لطالما تم الترويج لمصادر الطاقة المتجددة كواحدة من الوسائل الرئيسية لمكافحة تغير المناخ ، وقد اتخذت العديد من الدول خطوات لزيادة حصة “الطاقة الخضراء” في مزيج الطاقة الوطنية لديها وكهربة اقتصاداتها.

في حين أن دولًا مثل أيسلندا تمكنت من الحصول على ما يقرب من 100 ٪ من الكهرباء مباشرة من مصادر الطاقة المتجددة لعقود عديدة، تمكنت دول أخرى مثل الدنمارك من تعزيز قطاع الطاقة المتجددة بحيث يمكنها تلبية الطلب الوطني على الطاقة فقط لبضعة أيام.

على الرغم من أن مثل هذه الحالات وجدت العديد من المؤيدين بين الحكومات في جميع أنحاء العالم ، فمن غير المرجح أن تكون قابلة للتكرار في كل مكان. إلى جانب ذلك ، والأهم من ذلك ، فإن الانتقال من الوقود الأحفوري إلى مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح أو الطاقة الشمسية لن يمكننا من تحقيق صافي الصفر بالكامل.

تحديات استخدام مصادر الطاقة المتجددة

أحد الأسباب الرئيسية لهذا التشاؤم هو الطبيعة المتقطعة للعديد من مصادر الطاقة المتجددة. هذا يعني أنه ، مع مراعاة الظروف الجوية المتغيرة ، قد تنتج طاقة الرياح والطاقة الشمسية الكهرباء عندما لا نحتاج إليها وقد لا ننتجها أيضًا عندما نحتاج إليها بشدة.

على الرغم من اقتراح البطاريات كحل لهذه المشكلة ، إلا أن سعتها القصوى لا تزال صغيرة جدًا بالنسبة للعمليات على نطاق الدولة.

في ظل هذه الظروف، لا يزال يتعين علينا الموازنة بين مصادر الطاقة المتجددة وبعض أشكال الطاقة التي يمكن تسليمها بسهولة عند الطلب، حتى الآن ، فعلنا ذلك في الغالب باستخدام الوقود الأحفوري ، والذي لا ينطبق على سيناريو صافي الكربون.

سبب آخر يجعل من غير المرجح أن تنقذنا الطاقة المتجددة فقط هو حقيقة أن العديد من الصناعات يصعب كهربة. في الواقع ، لا تتطلب قطاعات مثل المواد الكيميائية وصناعة الصلب وإنتاج الأسمنت الطاقة فحسب ، بل تعتمد أيضًا بشكل كبير على الوقود الأحفوري كمواد أولية أساسية ومصدر للحرارة ضروري لعمليات التصنيع هذه.

هذا يعني أنه ينبغي تطبيق حلول أخرى غير الكهربة لمواجهة هذا التحدي. في هذا السياق ، يُنظر إلى تقنيات إدارة الهيدروجين والكربون حتى الآن على أنها أكثر البدائل الواعدة.

كيف يمكن أن يساعد الهيدروجين في إزالة الكربون؟

الهيدروجين – العنصر الأكثر وفرة في الكون ، والذي لا ينتج انبعاثات كربونية عند ترميده ويمكن الحصول عليه بطريقة خالية من الكربون – تم الترويج له بنشاط باعتباره “الحلقة المفقودة” لإزالة الكربون .

إذا تم توليدها من المياه من خلال عملية التحليل الكهربائي التي تعمل بالطاقة المتجددة ، فإنها تصبح مادة يمكن أن تحل محل الوقود الأحفوري وتستبعد انبعاثات الكربون من جدول الأعمال. هذا في الواقع ما يجعل هذا الهيدروجين “الأخضر” جذابًا للغاية في نظر الحكومات الوطنية والشركات وعامة الناس.

في الوقت الحالي، يبدو أنها الأداة الوحيدة لإزالة الكربون على نطاق واسع التي تحبها جميع الحكومات الملتزمة بالتخفيف من تغير المناخ، وهذا هو سبب قيام عدد متزايد من الدول بتطوير استراتيجياتها الوطنية للهيدروجين .

ومع ذلك ، تمامًا مثل أي أداة أخرى لإزالة الكربون، فإن الهيدروجين ليس خاليًا من العيوب، من الصعب التعامل معها، وعلى الرغم من استخدامها بأمان في العمليات الصناعية مثل التكرير والبتروكيماويات لسنوات عديدة ، إلا أنها شديدة الاشتعال ، وعندما تختلط مع الهواء ، فإنها تصبح متفجرة.

الأهم من ذلك ، في الوقت الحالي ، يتم إنتاج معظم الهيدروجين المتولد عالميًا (حوالي 96٪) من الوقود الأحفوري، في ظل هذه الظروف ، يجب أن يتم بناء مكانة الهيدروجين الأخضر بسرعة وحجم غير مسبوقين إذا كان عليه أن يهيمن على مشهد الطاقة الصافي الصفري بحلول منتصف القرن.

لهذا السبب تعهد قادة إزالة الكربون مثل الاتحاد الأوروبي بإنتاج 10 ملايين طن من الهيدروجين المتجدد محليًا بحلول عام 2030، على الرغم من أن هذا يبدو وكأنه عرض تاريخي ، فمن غير المرجح أن يكون كافياً لتحقيق أهداف المناخ بحلول منتصف القرن.

تم الاعتراف بذلك من قبل الاتحاد الأوروبي نفسه ، والذي ذكر أنه يجب استيراد كمية مماثلة من الهيدروجين “منخفض الكربون”، ولكن ما هو الهيدروجين منخفض الكربون ولماذا يعقد الأمور؟

إعادة النظر في احتجاز الكربون وتخزينه

على الرغم من عدم وجود تعريف واضح لما يعنيه الهيدروجين منخفض الكربون ، إلا أنه لا يوجد الكثير من الخيارات لإنتاج هذه المادة دون إطلاق الانبعاثات في الغلاف الجوي.

في الواقع ، على الرغم من مناقشة العديد من الخيارات ، فإن توليد الهيدروجين على نطاق واسع بطريقة محايدة للكربون قد ارتبط حتى الآن في الغالب بتقنيات احتجاز الكربون وتخزينه (CCS).

تتيح تقنيات احتجاز الكربون وتخزينه توليد انبعاثات الكربون بطريقة “طبيعية” ، ولكن بدلاً من السماح بإطلاقها في الغلاف الجوي ، يتم جمعها وعزلها في التكوينات الجيولوجية الجوفية.

على الرغم من أن مشاريع احتجاز الكربون وتخزينه واسعة النطاق لا تزال قيد التجربة في الغالب ، إذا ثبت نجاحها ، فإنها يمكن أن تسمح بإنتاج الهيدروجين بطريقة تقليدية – أي على نطاق أكبر بكثير من الهيدروجين “الأخضر” – ولكن مع انبعاثات أقل بكثير تنطلق في الهواء.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام تطبيقات احتجاز الكربون وتخزينه بشكل منفصل عن الهيدروجين ويمكن أن تزيل الكربون عن القطاعات “التي يصعب تخفيفها ” من الفولاذ والأسمدة والأسمنت دون استخدام وقود جديد تمامًا مثل الهيدروجين.

ومع ذلك ، في حين أن هذا من المحتمل أن يكون ممكنًا تقنيًا ومجديًا اقتصاديًا في المستقبل ، إلا أن هناك عائقًا رئيسيًا في الطريق – القبول المجتمعي .

احتجاز الكربون وتخزينه موضوع أكثر إثارة للجدل 

يجادل النقاد بأن احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه بعيد كل البعد عن الحل طويل الأمد لخفض الانبعاثات فعليًا بهدف الوصول إلى صافي الصفر.

هناك أيضًا مخاوف بشأن التكلفة والتسربات المحتملة، بالمقارنة مع الهيدروجين ، يبدو أن احتجاز الكربون وتخزينه موضوع أكثر إثارة للجدل في بعض الدول التي تروج بنشاط لإزالة الكربون.

على سبيل المثال ، منذ أكثر من عقد من الزمان ، احتجت المجتمعات المحلية في دول مثل ألمانيا وبولندا بنشاط على إنشاء مرافق احتجاز وتخزين ثاني أكسيد الكربون بالقرب من منازلهم تغذيها المخاوف من التسرب المحتمل للكربون “السام” ، مما أدى إلى سحب مثل هذه المبادرات من جدول الأعمال تمامًا.

أدت نتيجة هذه المظاهرات في ألمانيا إلى إصدار قانون تقييد لاحتجاز الكربون ، والذي لا يزال يعني أنه حتى يتم تكييفه لصالح الكربون على الشاطئ أو في الخارج ، فإن احتجاز الكربون وتخزينه محظور عمليًا على الأراضي الألمانية.

وبالمثل ، قررت الحكومة البولندية السماح فقط بمشروعات احتجاز وتخزين الكربون التوضيحية . في الواقع ، يبدو أن هذا الموقف هو المسيطر في معظم دول الاتحاد الأوروبي ، حيث يحظر بعضها تمامًا تخزين الكربون تحت الأرض بينما يسمح البعض الآخر لقيود صارمة ، مثل المشاريع التجريبية أو البحثية.